【正文】 感謝虛擬儀器家園論壇及所有關(guān)于虛擬儀器的論壇。肖老師對我的設(shè)計給予了關(guān)心和指導(dǎo)，對于論文的形成自始自終都予以關(guān)注和督促，謝謝！感謝NI的工程師們，為虛擬儀器設(shè)計出了如此完美的開發(fā)平臺。他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕虒W(xué)態(tài)度和認(rèn)真勤勉的工作作風(fēng)是我學(xué)習(xí)的榜樣，對我今后的學(xué)習(xí)和工作產(chǎn)生了影響。參考文獻(xiàn)1. 陳錫輝，張銀鴻著. LabVIEW程序設(shè)計從入門到精通[M].清華大學(xué)出版社，2007,7.2. 劉君華，郭會軍，趙向陽. 基于LabVIEW的虛擬儀器設(shè)計[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2003.3. 張重雄. 虛擬儀器技術(shù)分析與設(shè)計[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2007，8.4. 楊樂平，李海濤等. LabVIEW高級程序設(shè)計[M].清華大學(xué)出版社，2003,4.5. 張國雄. 測控電路[M] . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008，1.6. 劉湛清，王強(qiáng). 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AVR與虛擬儀器論壇.致謝在此，首先由衷的感謝我的指導(dǎo)老師肖俊生肖老師，在他的指導(dǎo)和幫助下，我的設(shè)計及論文才得以順利完成。虛擬儀器以嶄新的模式和強(qiáng)大的功能深入人心。以PC機(jī)或工作站為平臺，運(yùn)用虛擬儀器技術(shù)構(gòu)成實(shí)用的測控系統(tǒng)將成為儀器和測試技術(shù)發(fā)展的一個重要方向，本設(shè)計在web上發(fā)布程序部分，系統(tǒng)的遠(yuǎn)程訪問及控制從另一方面體現(xiàn)了測控技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。實(shí)際的主程序框架為多種結(jié)構(gòu)的混合，主要由事件結(jié)構(gòu)和while循環(huán)結(jié)構(gòu)構(gòu)成。整個系統(tǒng)從硬件到軟件到網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了一個基本的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)具有的功能。其中包括采集率，采集通道，采樣方式，然后根據(jù)實(shí)際情況選擇了合適的測量系統(tǒng)。本設(shè)計大部分工作是程序的編寫，所涉及的硬件部分都是現(xiàn)成的。第六章 總結(jié)本設(shè)計在研究虛擬儀器技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、及數(shù)據(jù)采集技術(shù)相關(guān)理論的基礎(chǔ)上，使用虛擬儀器技術(shù)實(shí)現(xiàn)多通道數(shù)據(jù)采集，通過數(shù)據(jù)庫保存記錄，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪問及控制。實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用LabVIEW 。如果需要為兩個循環(huán)設(shè)置不同的優(yōu)先級，可以通過定時循環(huán)來實(shí)現(xiàn)。循環(huán)之間的數(shù)據(jù)傳遞即線程間的數(shù)據(jù)傳遞，可以由局部變量、全局變量、共享變量和隊列等方式實(shí)現(xiàn)。因?yàn)樾盘柕牟杉ぷ骱蛿?shù)據(jù)存儲工作是長時間甚至長年累月運(yùn)行著，這也是工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際情況所決定的。在用戶啟動系統(tǒng)工作時，這兩個工作線程被創(chuàng)建。在LabVIEW中，圖形化編程為開發(fā)多線程代碼帶來了很大的好處，因?yàn)樵跀?shù)據(jù)流的編程環(huán)境中，用戶可以很容易地“看到”并行代碼，例如兩個獨(dú)立的循環(huán)或子VI就代表兩段可以并發(fā)執(zhí)行的代碼。 LabVIEW與多線程應(yīng)用多線程技術(shù)，可以使得多個獨(dú)立的任務(wù)并發(fā)執(zhí)行，從而極大地提高程序的效率。實(shí)際上，信號采集、定時存儲和主控模塊放在不同的線程中，利用Windows操作系統(tǒng)的多線程機(jī)制，使得各個功能模塊能夠有條不紊的運(yùn)行。為了實(shí)現(xiàn)多通道數(shù)據(jù)采集的功能，本設(shè)計的軟件部分必須實(shí)現(xiàn)信號的采集、數(shù)據(jù)的分析處理、定時存儲及實(shí)時顯示等功能。 4)程序的訪問獲得訪問權(quán)限的計算機(jī)(包括沒有裝LabVIEW軟件的)，輸入正確的URL后都可以訪問Web服務(wù)器所在計算機(jī)內(nèi)存中程序的前面板。允許訪問的程序左邊有對號，不允許訪問的程序是紅色叉號。這里列出所有可以通過Web服務(wù)器察看的程序名。3)程序可見設(shè)置Web Server：Visible Vls進(jìn)行程序的可見設(shè)置。如果填*號則表示網(wǎng)絡(luò)中所有計算機(jī)。設(shè)置完畢后點(diǎn)擊0K按鈕，Web服務(wù)器自行啟動。如果此端口被應(yīng)用可選擇其他端口。Root Directory：Web服務(wù)器放文件的位置，也就是發(fā)布文件需要放的位置。1)Web服務(wù)器設(shè)置在web上發(fā)布LabVIEW程序有很多方式，無論用哪種方式都必須首先在發(fā)布程序的計算機(jī)上打開Web服務(wù)器，并且進(jìn)行相關(guān)設(shè)置。此外還設(shè)有聲光報警指示。該模塊主要應(yīng)用了事件結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。此外本系統(tǒng)設(shè)計了兩種回放方式即：波形圖顯示和表格顯示。：數(shù)據(jù)存儲是把采集來的數(shù)據(jù)保存起來以便以后對數(shù)據(jù)的分析或訪問，本設(shè)計是將采集到的數(shù)據(jù)保存到ACCESS數(shù)據(jù)庫里，這部分工作首先進(jìn)行的是數(shù)據(jù)庫的選擇以及數(shù)據(jù)庫表格的建立，其次就是在運(yùn)行之前必須建立數(shù)據(jù)庫與程序之間的ODBC連接，然后將采集的數(shù)據(jù)按照一定的時間間隔保存到數(shù)據(jù)庫的表格里。另外，由于本系統(tǒng)大部分處于連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)所以需要使用緩沖本系統(tǒng)緩沖區(qū)設(shè)置為默認(rèn)值(50000)。本模塊主要運(yùn)用了事件結(jié)構(gòu)進(jìn)行編程。：每一個系統(tǒng)都應(yīng)該設(shè)置使用權(quán)限以便進(jìn)行管理，本系統(tǒng)可以被多個用戶訪問。所以有必要設(shè)計用戶登陸界面，只有知道密碼的用戶才能訪問此系統(tǒng)。為了使系統(tǒng)界面更加的生動形象，本設(shè)計還為系統(tǒng)設(shè)計了動態(tài)載入系統(tǒng)程序。在本系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫的訪問，就是利用LabSQL來進(jìn)行。 LabSQL的優(yōu)點(diǎn)是易于理解，操作簡單，只需進(jìn)行簡單的編程，就可在LabVIEW中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫訪問。它支持Windows操作系統(tǒng)中任何基于ODBC的數(shù)據(jù)庫，包括Access，SQL Sevrer，Oracle，Pverasive，Sybase等。SQL包含四個部分：l 數(shù)據(jù)查詢語言SELECT；l 數(shù)據(jù)操縱語言NISETR，UPDATE，DELETE；l 數(shù)據(jù)定義語言CREATE，ALTER，DROP；l 數(shù)據(jù)控制語言COMMITWORK，ROLLBACKWORK。SQL語句可以用來執(zhí)行各種各樣的操作，例如更新數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)庫中提取數(shù)據(jù)等。SQL(Structured Query Language，結(jié)構(gòu)化查詢語言)語言的主要功能就是同各種數(shù)據(jù)庫建立聯(lián)系，進(jìn)行溝通。ADO的目標(biāo)是訪問、編輯和更新數(shù)據(jù)源，而編程模型體現(xiàn)了為完成該目標(biāo)所必需的系列動作的順序。因此用戶可以只創(chuàng)建一個Connection對象，就可以有多個獨(dú)立的Recordset對象來使用它。ADO支持用建立基于客戶端/服務(wù)器和Web的應(yīng)用程序的主要功能。如同不同的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)需要它們自己的ODBC驅(qū)動程序一樣，不同的數(shù)據(jù)源要求它們自已的OLE DB提供者(OLE DB Provider)。Microsoft Activex Data Objects(ADO)是微軟最新的數(shù)據(jù)訪問技術(shù)，可以用于編寫通過OLE DB提供者對在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問和操作的應(yīng)用程序。采用模塊化設(shè)計的程序，能夠充分發(fā)揮LabVIEW的編程特點(diǎn)，具有邏輯性強(qiáng)，編程錯誤少，開發(fā)速度快，調(diào)試方便，軟件結(jié)構(gòu)清晰，程序易讀等優(yōu)點(diǎn)。 測試系統(tǒng)應(yīng)用軟件結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的應(yīng)用軟件設(shè)計采用模塊化結(jié)構(gòu)，每一個模塊完成一個確定的功能。并可以改變它和其它虛擬儀器的交換和連接，以滿足不斷變化的應(yīng)用需要。LabVIEW軟件是一個具有多線功能和能夠運(yùn)行多個虛擬儀器的多任務(wù)系統(tǒng)。從功能模板上選擇對象(用圖標(biāo)表示)，并用連線將它們連接起來以便數(shù)據(jù)進(jìn)行傳遞，功能模塊上的對象包括：簡單的數(shù)學(xué)運(yùn)算，高級數(shù)據(jù)采集和分析方法以及網(wǎng)絡(luò)和文件輸入、輸出操作等。當(dāng)虛擬儀器完成后，就能夠在虛擬儀器工作時利用前面板去控制整個系統(tǒng)。進(jìn)行圖形化程序設(shè)計的步驟如下:1)建立方案利用LabVIEW軟件可以構(gòu)建虛擬儀器而不是編寫程序，有了交互式控制的軟件系統(tǒng)，用戶可以很方便地建立其前面板接口，為了實(shí)現(xiàn)具體的功能，用戶利用向?qū)О蚜鞒虉D組合在一起。7)網(wǎng)絡(luò)功能 LabVIEW支持TCP/IP動態(tài)數(shù)據(jù)交換(Dynamic Data Exchange簡稱DDE)、IAC等網(wǎng)絡(luò)功能。并且平臺之間開發(fā)的應(yīng)用程序可以直接移植。編程時可以直接武調(diào)用從底層VXI、GPIB、串口及數(shù)據(jù)采集板的控制子程序到大量的儀器驅(qū)動程序，從基本的功能函數(shù)到高級分析庫，涵蓋了儀器設(shè)計中幾乎所需要的所有函數(shù)。在程序運(yùn)行中觀察數(shù)據(jù)流的變化。2)內(nèi)置的程序編譯器 LabVIEW采用編譯方式運(yùn)行犯位應(yīng)用程序，解決了其它編譯方式工作的圖形編程平臺速度慢的問題，其速度大體相當(dāng)于編譯C的速度。另外，LabVIEW中還包含由許多專家編寫的VI供用戶調(diào)用。這樣用戶就可以把一個復(fù)雜的應(yīng)用任務(wù)分解為一系列的多層次的子任務(wù)，通過為每一個子任務(wù)設(shè)置一個子虛擬儀器，并運(yùn)用方框圖原理把這些子虛擬儀器進(jìn)行組合、修改、交叉和合并等處理，最后建成的頂層虛擬儀器就成為一個包括所有應(yīng)用功能的子虛擬儀器的集合。一個虛擬儀器可以把數(shù)據(jù)傳送到另一個虛擬儀器上，因此LabVIEW發(fā)展了結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的概念，它將虛擬儀器分層次和模塊化。作為一種高水平的程序設(shè)計平臺同傳統(tǒng)的編程語言相比，采用LabVIEW圖形編程方式可以節(jié)省大約80%的程序開發(fā)時間，而其運(yùn)行數(shù)度卻幾乎不受影響。G語言使用圖標(biāo)代替常規(guī)的一條或一組語句來實(shí)現(xiàn)一個功能，即其編程過程。圖中左面的是前面板，用于編制虛擬儀器的軟面板。所以采用的是更易使用的圖形化程序語言G語言。目前，LabVIEW在以PC機(jī)為基礎(chǔ)的測控軟件中，它的普及率占39%僅次于C++(49%)和C(43%)。它們通過各自的接口被組裝在一起，每一部分完成特定的功能，這樣大大加快了應(yīng)用軟件的開發(fā)速度。這些重用部分是一些封裝良好的、原始性的。由于基于PC機(jī)和工作站基礎(chǔ)上的圖形接口標(biāo)準(zhǔn)和計算機(jī)計算能力的提高，圖形化開發(fā)平臺迅速普及，為每一個虛擬儀器提供了可重用的代碼模塊。虛擬儀器的應(yīng)用軟件由用戶自行編制，可以采用各種編程軟件來開發(fā)，因開發(fā)人員的喜好而選擇。3)應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件建立在儀器驅(qū)動程序之上，直接面對操作用戶，通過提供直觀友好的操作界面，豐富的數(shù)據(jù)分析與處理功能，來完成自動測試任務(wù)。對于應(yīng)用程序設(shè)計人員來說，一旦有了儀器驅(qū)動程序，即使是在不十分了解儀器內(nèi)部操作過程的情況下，也可以進(jìn)行虛擬儀器系統(tǒng)的設(shè)計工作。儀器驅(qū)動程序的實(shí)質(zhì)是：為用戶提供用于儀器操作的較抽象的操作函數(shù)集。是實(shí)現(xiàn)開放的、統(tǒng)一的虛擬儀器系統(tǒng)的基礎(chǔ)與核心。目前VXI即插即用規(guī)范被廣大儀器生產(chǎn)采用，這個規(guī)范也被稱為VPP系統(tǒng)。它向用戶使用VI提供了儀器硬件接口數(shù)據(jù)的處理分析表達(dá)和圖形化用戶接口。隨著計算機(jī)與測試儀器的結(jié)合，除了數(shù)據(jù)采集設(shè)備和部分必要的信號調(diào)理設(shè)備外，測試系統(tǒng)的其它任務(wù)都正在逐漸地移植到了計算機(jī)上，促進(jìn)了計算機(jī)測試系統(tǒng)的發(fā)展，它的研究前沿之一為虛擬儀器技術(shù)。第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計及其相關(guān)技術(shù)測試系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的任務(wù)可以分為：信號采集與控制、信號分析與處理以及測試結(jié)果的表達(dá)與輸出三大功能模塊。介紹了各個硬件設(shè)備，及其選型的依據(jù)。模擬通道的抗干擾措施有：l 采用隔離技術(shù)隔離干擾，又可分為光電隔離和電磁隔離l 采用濾波器濾除干擾l 采用浮置措施抑制干擾線路板抗干擾措施：設(shè)計印制電路板時，在元器件的布置上將數(shù)字電路元件與模擬電路元件盡量隔開距離，并將接地線盡量加粗，接地線構(gòu)成閉合環(huán)路；。從干擾產(chǎn)生和傳播的方式劃分，可分靜電干擾；磁場藕合干擾；電磁輻射干擾；電導(dǎo)通路藕合干擾；漏電藕合干擾。計算機(jī)采集系統(tǒng)工作環(huán)境的干擾源有很多種，可以依據(jù)一定的特征，對干擾源作如下分類：從干擾的來源劃分，可分為內(nèi)部干擾和外部干擾。噪聲對被測信號存在著嚴(yán)重的干擾，當(dāng)被測信號很微弱時，就會被干擾噪聲“淹沒“掉，導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集誤差。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般在各種生產(chǎn)過程中使用，各種干擾存在于工作現(xiàn)場。l 24路數(shù)字I/O(8路高速可達(dá)1M)l 2個32位80MHz計數(shù)器/定時器l AI、AO通道可承受的最大電壓正負(fù)10伏NI PCI622